Biz daim müxtəlif kimyəvi qarşılıqlı təsirlərlə qarşılaşırıq. Təbii qazın yanması, dəmirin paslanması, südün turşuması məktəb kimya kursunda ətraflı öyrənilən bütün proseslərdən uzaqdır.
Bəzi reaksiyalar saniyələrin kəsirlərini alır, bəzi qarşılıqlı təsirlər isə günlər və ya həftələr çəkir.
Reaksiya sürətinin temperaturdan, konsentrasiyadan və digər amillərdən asılılığını müəyyən etməyə çalışaq. Yeni təhsil standartında bu məsələyə minimum tədris vaxtı ayrılıb. Vahid dövlət imtahanının testlərində reaksiya sürətinin temperaturdan, konsentrasiyadan asılılığına dair tapşırıqlar var, hətta hesablama tapşırıqları da təklif olunur. Bir çox orta məktəb şagirdləri bu suallara cavab tapmaqda müəyyən çətinliklərlə üzləşirlər, ona görə də biz bu mövzunu ətraflı təhlil edəcəyik.
Baxılan məsələnin aktuallığı
Reaksiya sürəti haqqında məlumat böyük praktiki və elmi əhəmiyyət kəsb edir. Məsələn, verilmiş maddə və məhsulların konkret istehsalındadəyər birbaşa avadanlığın performansından, malların qiymətindən asılıdır.
Davam edən reaksiyaların təsnifatı
İlkin komponentlərin və kimyəvi proses zamanı əmələ gələn məhsulların yığılma vəziyyəti arasında birbaşa əlaqə var: heterojen qarşılıqlı təsirlər.
Sistem adətən kimyada bir maddə və ya onların birləşməsi kimi başa düşülür.
Homojen sistem bir fazadan ibarət olan sistemdir (eyni birləşmə vəziyyəti). Nümunə olaraq qazların, bir neçə fərqli mayenin qarışığını qeyd edə bilərik.
Heterogen reaktivlərin qaz və maye, bərk və qaz şəklində olduğu sistemdir.
Reaksiya sürətinin təkcə temperaturdan deyil, həm də təhlil edilən qarşılıqlı təsirdə iştirak edən komponentlərin istifadə olunduğu fazadan asılılığı var.
Homojen kompozisiya bütün həcmdə prosesin axması ilə xarakterizə olunur və bu onun keyfiyyətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır.
Əgər ilkin maddələr müxtəlif faza vəziyyətlərindədirsə, bu zaman maksimum qarşılıqlı təsir faza sərhəddində müşahidə olunur. Məsələn, aktiv metal turşuda həll edildikdə, məhsulun (duz) əmələ gəlməsi yalnız onların təmas səthində müşahidə olunur.
Proses sürəti ilə müxtəlif amillər arasında riyazi əlaqə
Kimyəvi reaksiyanın temperatura qarşı sürət tənliyi nəyə bənzəyir? Homojen bir proses üçün nisbət məbləğlə müəyyən edilirzaman vahidi başına sistemin həcmində reaksiya zamanı qarşılıqlı təsirə girən və ya əmələ gələn maddə.
Heterojen proses üçün sürət minimum müddət ərzində vahid sahəyə düşən prosesdə reaksiya verən və ya istehsal olunan maddənin miqdarı ilə müəyyən edilir.
Kimyəvi reaksiyanın sürətinə təsir edən amillər
Reaksiyaya girən maddələrin təbiəti proseslərin müxtəlif sürətlərinin səbəblərindən biridir. Məsələn, qələvi metallar otaq temperaturunda su ilə qələvilər əmələ gətirir və proses qaz halında hidrogenin intensiv təkamülü ilə müşayiət olunur. Nəcib metallar (qızıl, platin, gümüş) nə otaq temperaturunda, nə də qızdırıldıqda belə proseslərə qadir deyil.
Reaksiyaya girən maddələrin təbiəti istehsalın rentabelliyini artırmaq üçün kimya sənayesində nəzərə alınan amildir.
Reagentlərin konsentrasiyası ilə kimyəvi reaksiyanın sürəti arasında əlaqə aşkar edilmişdir. Nə qədər yüksək olarsa, bir o qədər çox hissəcik toqquşacaq, buna görə də proses daha sürətli davam edəcək.
Riyazi formada kütlələrin hərəkət qanunu başlanğıc maddələrin konsentrasiyası ilə prosesin sürəti arasında düz mütənasib əlaqəni təsvir edir.
XIX əsrin ortalarında rus kimyaçısı N. N. Beketov tərəfindən tərtib edilmişdir. Hər bir proses üçün temperatur, konsentrasiya və ya reaktivlərin təbiəti ilə əlaqəli olmayan reaksiya sabiti müəyyən edilir.
Kiməbərk maddə ilə reaksiyanı sürətləndirmək üçün onu toz halına gətirmək lazımdır.
Bu zaman səth sahəsi artır ki, bu da prosesin sürətinə müsbət təsir göstərir. Dizel yanacağı üçün hava ilə təmasda olduqda, karbohidrogen qarışığının yanma sürəti əhəmiyyətli dərəcədə artıran xüsusi bir enjeksiyon sistemi istifadə olunur.
İsitmə
Kimyəvi reaksiyanın sürətinin temperaturdan asılılığı molekulyar kinetik nəzəriyyə ilə izah olunur. O, müəyyən şərtlər altında reagentlərin molekulları arasında toqquşmaların sayını hesablamağa imkan verir. Bu cür məlumatlarla silahlanmış, normal şəraitdə bütün proseslər dərhal davam etməlidir.
Amma reaksiya sürətinin temperaturdan asılılığının konkret nümunəsini nəzərdən keçirsək, belə çıxır ki, qarşılıqlı təsir üçün ilk növbədə atomlardan yeni maddələr əmələ gətirmək üçün onların arasında kimyəvi bağları qırmaq lazımdır. Bu, əhəmiyyətli miqdarda enerji tələb edir. Reaksiya sürətinin temperaturdan asılılığı nədir? Aktivləşdirmə enerjisi molekulların qırılma ehtimalını müəyyən edir, proseslərin reallığını xarakterizə edir. Onun vahidləri kJ/mol-dur.
Enerji qeyri-kafi olarsa, toqquşma səmərəsiz olacaq, ona görə də yeni molekulun əmələ gəlməsi ilə müşayiət olunmur.
Qrafik təsvir
Kimyəvi reaksiyanın sürətinin temperaturdan asılılığı qrafik şəkildə göstərilə bilər. Qızdırılan zaman hissəciklər arasında toqquşmaların sayı artır, bu da qarşılıqlı təsirin sürətlənməsinə kömək edir.
Reaksiya sürəti ilə temperatur qrafiki necə görünür? Molekulların enerjisi üfüqi olaraq, yüksək enerji ehtiyatı olan hissəciklərin sayı isə şaquli olaraq göstərilir. Qrafik müəyyən qarşılıqlı əlaqənin sürətini qiymətləndirmək üçün istifadə edilə bilən əyridir.
Ortadan enerji fərqi nə qədər böyükdürsə, əyrinin nöqtəsi maksimumdan bir o qədər uzaqdır və molekulların daha kiçik bir faizi belə enerji ehtiyatına malikdir.
Vacib aspektlər
Reaksiya sürəti sabitinin temperaturdan asılılığı üçün tənlik yazmaq olarmı? Onun artması prosesin sürətinin artmasında özünü göstərir. Belə bir asılılıq müəyyən bir qiymətlə xarakterizə olunur, proses sürətinin temperatur əmsalı adlanır.
İstənilən qarşılıqlı təsir üçün reaksiya sürəti sabitinin temperaturdan asılılığı aşkar edilmişdir. 10 dərəcə artırılarsa, proses sürəti 2-4 dəfə artır.
Homojen reaksiyaların sürətinin temperaturdan asılılığı riyazi formada göstərilə bilər.
Otaq temperaturunda əksər qarşılıqlı təsirlər üçün əmsal 2 ilə 4 arasında dəyişir. Məsələn, 2,9 temperatur əmsalı ilə temperaturun 100 dərəcə artması prosesi demək olar ki, 50.000 dəfə sürətləndirir.
Reaksiya sürətinin temperaturdan asılılığını aktivləşdirmə enerjisinin müxtəlif dəyəri ilə asanlıqla izah etmək olar. Yalnız kationların və anionların qarşılıqlı təsiri ilə təyin olunan ion prosesləri zamanı minimum qiymətə malikdir. Çoxsaylı təcrübələr belə reaksiyaların bir anda baş verdiyini sübut edir.
Aktivləşdirmə enerjisi yüksək olduqda, hissəciklər arasında yalnız az sayda toqquşma qarşılıqlı təsirin həyata keçirilməsinə səbəb olacaq. Orta aktivləşdirmə enerjisi ilə reaktivlər orta sürətlə qarşılıqlı təsir göstərəcək.
Reaksiya sürətinin konsentrasiyadan və temperaturdan asılılığına dair tapşırıqlar yalnız təhsilin yuxarı pillələrində nəzərə alınır və çox vaxt uşaqlar üçün ciddi çətinliklər yaradır.
Prosesin sürətinin ölçülməsi
Əhəmiyyətli aktivləşdirmə enerjisi tələb edən proseslər, ilkin maddələrin atomları arasında bağların ilkin qırılması və ya zəifləməsini əhatə edir. Bu zaman onlar aktivləşdirilmiş kompleks adlanan müəyyən aralıq vəziyyətə keçirlər. Bu qeyri-sabit bir vəziyyətdir, kifayət qədər tez reaksiya məhsullarına parçalanır, proses əlavə enerjinin buraxılması ilə müşayiət olunur.
Ən sadə formada aktivləşdirilmiş kompleks köhnə bağları zəifləmiş atomların konfiqurasiyasıdır.
İnhibitorlar və katalizatorlar
Enzimatik reaksiya sürətinin orta temperaturdan asılılığını təhlil edək. Bu cür maddələr sürətləndirici rolunu oynayırproses.
Onların özləri qarşılıqlı əlaqənin iştirakçısı deyillər, proses başa çatdıqdan sonra onların sayı dəyişməz olaraq qalır. Əgər katalizatorlar reaksiya sürətini artırırsa, inhibitorlar əksinə bu prosesi ləngidirlər.
Bunun mahiyyəti aralıq birləşmələrin əmələ gəlməsidir ki, bunun nəticəsində prosesin sürətində dəyişiklik müşahidə olunur.
Nəticə
Dünyada hər dəqiqə müxtəlif kimyəvi qarşılıqlı təsirlər baş verir. Reaksiya sürətinin temperaturdan asılılığını necə müəyyən etmək olar? Arrhenius tənliyi sürət sabiti ilə temperatur arasındakı əlaqənin riyazi izahıdır. Bu, molekullardakı atomlar arasındakı bağların məhv edilməsi və ya zəifləməsi, hissəciklərin yeni kimyəvi maddələrə paylanmasının mümkün olduğu aktivləşdirmə enerjisi dəyərləri haqqında fikir verir.
Molekulyar-kinetik nəzəriyyə sayəsində ilkin komponentlər arasında qarşılıqlı təsir ehtimalını proqnozlaşdırmaq, prosesin sürətini hesablamaq mümkündür. Reaksiya sürətinə təsir edən amillər arasında temperatur indeksinin dəyişməsi, qarşılıqlı təsir göstərən maddələrin faiz konsentrasiyası, təmas səthinin sahəsi, katalizatorun (inhibitorun) olması, həmçinin qarşılıqlı təsir göstərən komponentlərin təbiəti xüsusi əhəmiyyət kəsb edir..
